- Czynniki wpływające na szybkość reakcji
- Wielkość cząstek substancji
- Stan fizyczny substancji
- Stężenie odczynników
- Temperatura
- Katalizatory
- Bibliografia
Szybkość reakcji chemicznej to szybkość, z jaką zachodzi przemiana substancji zwanych reagentami w inne substancje zwane produktami. Czynników wpływających na prędkość może być kilka; charakter odczynników, wielkość cząstek, stan skupienia substancji …
Reagentami mogą być atomy lub cząsteczki, które zderzają się lub zderzają ze sobą, powodując rozpad wiązań między nimi. Po przerwie powstają nowe wiązania i powstają produkty.
Jeśli co najmniej jeden z reagentów jest całkowicie zużyty w reakcji, w pełni tworząc produkt, mówi się, że reakcja jest zakończona i przebiega tylko w jednym kierunku.
W niektórych przypadkach utworzone produkty ponownie zderzają się i zrywają swoje wiązania, aby zreorganizować się i ponownie stać się reagentami. Nazywa się to reakcją odwrotną.
Obie reakcje zachodzą z różnymi prędkościami, jednak gdy prędkość reakcji do przodu jest równa prędkości reakcji odwrotnej, ustala się równowaga kinetyczna, co oznacza, że reakcja jest w równowadze.
Czynniki wpływające na szybkość reakcji
Każda reakcja chemiczna podlega szeregowi czynników, które powodują, że jej prędkość przebiega szybko lub wolno. Znajdujemy reakcje, które zachodzą w ciągu kilku sekund, takie jak eksplozje, i inne, które trwają trochę dłużej, takie jak utlenianie żelaznego pręta wystawionego na otwartą przestrzeń.
Czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej to:
Wielkość cząstek substancji
Jest również nazywany powierzchnią kontaktową. Jeśli substancje mają dużą powierzchnię styku, to znaczy są bardzo zwarte, reakcja przebiega wolniej niż w przypadku małej powierzchni styku.
Przykładem jest reakcja Alka seltzer w tabletce i Alka seltzer w proszku. Alka seltzer to mieszanina kwasu acetylosalicylowego z wodorowęglanem sodu, fosforanem wapnia i kwasem cytrynowym.
Jeśli substancje są formami atomowymi, wykazują również różnice w swojej reaktywności ze względu na rozmiar atomu i liczbę elektronów na ostatnim poziomie.
Z tego powodu sód (Na) reaguje z wodą gwałtownie w porównaniu z wapniem (Ca). W ten sam sposób żelazo (Fe) jest łatwo utleniane przez działanie pary wodnej znajdującej się w otaczającym powietrzu, w porównaniu z ołowiem (Pb), którego reakcja przebiega znacznie wolniej.
Formy jonowe mają bardzo wysoką reaktywność (niskie szybkości reakcji) w porównaniu z ich rodzajami obojętnymi. Zatem Mg + 2 jest bardziej reaktywny niż Mg.
Stan fizyczny substancji
Stan skupienia reagentów również wpływa na szybkość reakcji. W stanie stałym cząstki (atomy) są bardzo blisko siebie, więc ruchliwość między nimi jest bardzo mała, a zderzenia są bardzo powolne.
W stanie ciekłym cząstki mają większą ruchliwość, co przyspiesza reakcje w porównaniu ze stanem stałym.
W stanie gazowym reakcja przebiega znacznie szybciej, dzięki dużej separacji cząstek odczynnika.
Aby zwiększyć szybkość reakcji substancji, można ją rozpuścić w wodzie, w taki sposób, że cząsteczki ulegają solubilizacji i zwiększa się ruchliwość między nimi.
Stężenie odczynników
Stężenie substancji odnosi się do liczby cząstek (atomów, jonów lub cząsteczek) znajdujących się w danej objętości.
W reakcji chemicznej, jeśli cząsteczek jest dużo, liczba zderzeń między nimi będzie bardzo duża, więc szybkość reakcji będzie duża.
Im wyższe stężenie reagentów, tym wyższa szybkość reakcji tworzenia produktu.
Temperatura
W układzie złożonym z odczynników wszystkie cząsteczki, które go tworzą, są w ruchu, wibrując, jak w przypadku substancji stałych, lub poruszając się w przypadku cieczy i gazów.
W obu przypadkach obserwuje się odpowiednio wibracyjne E i kinetyczne E. Te energie są wprost proporcjonalne do temperatury, w której znajduje się system.
Wraz ze wzrostem temperatury układu zwiększają się ruchy molekularne substancji.
Zderzenia między nimi stają się coraz silniejsze na tyle, że powodują rozpad i tworzenie się wiązań, pokonując przeszkodę, jaką jest energia aktywacji Ea.
Wraz ze wzrostem temperatury systemu reaktywność wzrasta, a szybkość reakcji jest niższa, a zatem szybsza.
Katalizatory
Są to substancje chemiczne, które wpływają na reakcję chemiczną, zwiększając szybkość reakcji lub ją spowalniając. Jego główną cechą jest to, że nie bierze udziału w reakcji chemicznej, co oznacza, że pod koniec reakcji można go wyizolować z układu.
Przykładem jest uwodornianie nienasyconego związku organicznego z wodorkiem litowo-glinowym jako katalizatorem:
CH3 - CH = CH - CH3 + H2 CH3 - C2 - CH2 - CH3
W równaniu chemicznym katalizator jest umieszczony nad strzałką, która wskazuje kierunek reakcji.
W reakcji chemicznej może się zdarzyć, że zarówno katalizator, jak i reagenty nie są w tym samym stanie fizycznym, ten typ układu jest znany jako „heterogeniczny”.
Nazywa się to katalizatorami kontaktowymi. „Homogeniczne” katalizatory to takie, które mają taki sam stan skupienia reagentów i nazywane są transportem.
Bibliografia
- Levine, I. Physicochemistry. tom 2. McGraw-Hill 2004
- Capparelli, Alberto Luis Podstawy fizykochemii. E-Book.
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio i in. (2016) Kinetyka reakcji chemicznych. Odzyskane: zaloamati.azc.uam.mx.
- Dr Anne Marie Helmenstine Czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej. Odzyskane: thinkco.com.